CN203326611U - 智能高压无功自动调容补偿装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种智能高压无功自动调容补偿装置，包括综合自动装置、容量选择开关控制器、容量选择开关、投切开关，所述综合自动装置，用于测量主变压器及电容器组的无功负荷，计算出系统无功负荷，再根据电容组提供的无功负荷分析无功补偿装置当前运行状态是否合理，确定无功补偿容量是否切换到另一种容量，当需要电容器切换到另一种容量时，向投切开关发出分闸信号，综合自动装置检测到电容器组无电流时，向容量选择开关控制器发出信号，容量选择开关控制器启动容量选择开关调整档位，然后综合自动装置向投切开关发出合闸信号；本实用新型根据有载分接开关的分接头数量，合理地设置电容器分组数、分组容量，从而进一步提高无功补偿的精度。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种供电系统中的无功功率补偿装置。
背景技术
无功补偿装置是供电系统中的重要电气设备，对于提高供电系统的功率因数，减少系统损耗，保证电能质量具有十分重要的意义。特别是动态无功补偿装置，能够根据负荷大小和功率因数情况，自动增加或减少无功补偿容量，满足系统的无功需求，从而保证系统经济运行。
传统的无功补偿装置的原理接线如图1所示：大负荷时，补偿电容器组投入，负荷减轻时，切除电容器组，退出无功补偿。
由于我国负荷变化比较大，尤其是农村地区更为突出。我国高压无功补偿装置却是传统的整组电容器投切，没有分组投切技术。
这种传统无功补偿方法的缺点是：补偿电容器组的投切容量较大，高峰负荷时投入，基本能满足无功补偿的要求，负荷减小或低谷负荷时由于无功负荷较小，电容器组无法投入运行，整组投入时间较少。补偿电容器组切除时系统功率因数低，电能损耗较大，不利于节能减排。
实用新型内容
针对传统的无功补偿装置存在的缺点，本实用新型设计了智能高压无功自动调容补偿装置，在将整组电容器分成不同容量的多组电容器后，该装置能根据系统无功负荷的情况，选择适当的补偿容量，达到既不过补偿，也不欠补偿，最大程度的提高功率因数。
本实用新型采用以下的技术方案：
智能高压无功自动调容补偿装置，包括综合自动装置、容量选择开关控制器、容量选择开关、投切开关，
所述综合自动装置连接投切开关和容量选择开关控制器，综合自动装置根据主变压器及电容器组的无功负荷确定无功补偿容量，向投切开关发出分闸信号或合闸信号，并向容量选择开关控制器发出启动容量选择开关调整档位的信号；
所述容量选择开关控制器根据综合自动装置的指令动作，通过正反转启动容量选择开关操作机构调整到相应档位；
所述容量选择开关为多组电机驱动轮式的开关，每组设置为多档，各组同轴结构，同时切换到相同的档位。
还包括有用于保护电气设备的电容器开关，所述容量选择开关控制器将容量选择开关操作机构的运行档位反馈到综合自动装置，综合自动装置根据档位确定保护定值。
所述的容量选择开关为3组，每组设置为7档。
所述3组容量选择开关分别连接有电容器，3组电容器的容量分别为a、2a、4a，通过容量选择开关内跨接线组合成7种电容器容量，每档投入的容量分别为：1档a，2档2a，3档3a=a+2a，4档4a，5档5a=a+4a，6档6a=2a+4a，7档7a=a+2a+4a。
相对于传统的无功补偿装置，这种无功补偿装置具有以下特点：
一、可以根据有载分接开关的分接头数量，合理地设置电容器分组数、分组容量，从而可以进一步提高无功补偿的精度。
二、可以采用较少的电容器分组数，实现较多档次的无功补偿容量，接线相对简单。
三、根据适时监测到的系统无功需求情况，在带电情况下动态调整无功补偿容量，从而快速提高系统的功率因素，改善运行状况，提高经济效率。
四、由于过渡电阻对电流的限制，电容器投切时电流突变量不大，频繁通断的合闸涌流对电容器的冲击也小，可以延长电容器运行寿命。
五、同样因为过渡电阻对电流的限制，电容器投切时电流突变量不大，电流变化时造成电压闪变和波形畸变也小，使得系统中的谐波分量不大，有利于系统的安全运行。
附图说明
图1为传统的无功补偿装置的原理接线图。
图2为本实用新型的无功补偿装置的原理接线图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步详细的描述。
参照图2，智能高压无功自动调容补偿装置，包括综合自动装置、容量选择开关控制器、容量选择开关、投切开关，
所述综合自动装置，用于测量主变压器及电容器组的无功负荷，计算出系统无功负荷，再根据电容组提供的无功负荷分析无功补偿装置当前运行状态是否合理，确定无功补偿容量是否切换到另一种容量，当需要电容器切换到另一种容量时，向投切开关K4发出分闸信号，综合自动装置检测到电容器组无电流时，向容量选择开关控制器发出信号，容量选择开关控制器启动容量选择开关调整档位，调整完档位后，综合自动装置向投切开关发出合闸信号；
所述容量选择开关控制器根据综合自动装置的指令动作，通过正反转启动容量选择开关操作机构调整到相应档位；
所述容量选择开关为多组电机驱动轮式的开关，每组设置为多档，各组同轴结构，同时切换到相同的档位。本实施例采用容量选择开关为3组，每组设置为7档。当然，还可以通过改变电容器分组数、分组容量、组合方式、触头数量来实现更多档次更平滑的调容，只要增大容量选择开关直径来保持触头间安全距离即可。电机驱动轮式开关的动触头设有限流过渡电阻，可用变压器油作为绝缘及灭弧介质，可根据电容器容量不同选用不同阻值的限流电阻。
在无电流的情况下由容量选择开关控制器发出的信号动作，选择1-N档，该开关可以正反调开关，通入正序三相电时正转，通入反相序时反转，配合投切开关，电容器组可选择不同容量运行。
补偿装置上还包括有用于保护电气设备的电容器开关K3，所述容量选择开关控制器将容量选择开关操作机构的运行档位反馈到综合自动装置，综合自动装置根据档位确定保护定值。当电气设备出现故障时，综合自动装置能发出保护动作信号给电容器开关K3，使K3跳闸，可靠切除故障。由于运行的电容器不断变化容量，因此保护定值也在变化，根据电容器不同容量整定数套不同保护定值（本实施例整定7套定值），通过容量选择开关档位来选择不同的保护定值。
每一组容量选择开关都连接有一组电容器，形成3组电容器，分别标为第Ⅰ组电容器、第Ⅱ组电容器、第Ⅲ组电容器，设定第Ⅰ组电容器容量为a，第Ⅱ组电容器容量为2a，第Ⅱ组电容器容量为4a，其具体的大小可根据需要的调整精度、容量以及成本各因素来考虑，通过容量选择开关内跨接线组合成7种电容器容量，每档投入的容量分别为：1档a，2档2a，3档3a=a+2a，4档4a，5档5a=a+4a，6档6a=2a+4a，7档7a=a+2a+4a。
由于3组选择开关同时切换到相同的档位，所以当选择开关全部调到1档时，第Ⅰ组电容器投入的容量为a，第Ⅱ组电容器和第Ⅲ组电容器投入的容量都为0，这样电容器组总的投入的容量为a；
当选择开关全部调到2档时，第Ⅰ组电容器和第Ⅲ组电容器投入的容量都为0，第Ⅱ组电容器投入的容量为2a，这样电容器组总的投入的容量为2a；
当选择开关全部调到3档时，第Ⅰ组电容器投入的容量都为a，第Ⅱ组电容器投入的容量为2a，第Ⅲ组电容器投入的容量都0，这样电容器组总的投入的容量为3a；
当选择开关全部调到4档时，第Ⅰ组电容器和第Ⅱ组电容器投入的容量都为0，第Ⅲ组电容器投入的容量为4a，这样电容器组总的投入的容量为4a；
当选择开关全部调到5档时，第Ⅰ组电容器投入的容量为a，第Ⅱ组电容器投入的容量为0，第Ⅲ组电容器投入的容量为4a，这样电容器组总的投入的容量为5a；
当选择开关全部调到6档时，第Ⅰ组电容器投入的容量为0，第Ⅱ组电容器投入的容量都为2a，第Ⅲ组电容器投入的容量都为4a，这样电容器组总的投入的容量为6a；
当选择开关全部调到7档时，第Ⅰ组电容器投入的容量为a，第Ⅱ组电容器投入的容量都为2a，第Ⅲ组电容器投入的容量都为4a，这样电容器组总的投入的容量为7a。
我们假定将总容量为2.1Mvar的电容器分为3组，每组容量分别为0.3Mvar、0.6Mvar、1.2Mvar，容量选择开关分为9层，为7档位，通过选择开关内跨接线可以组合成7种容量，每档投入的容量分别为：1档0.3Mvar，2档0.6Mvar，3档0.9Mvar（0.3Mvar+0.6Mvar），4档1.2Mvar，5档1.5Mvar（0.3Mvar+1.2Mvar），6档1.8Mvar（0.6Mvar+1.2Mvar），7档2.1Mvar（0.3Mvar+0.6Mvar+1.2Mvar），基本上能够满足变电站无功负荷变化的需要。
设一台高压无功自动调容补偿装置配备的电容器总额定容量为2.1Mvar。当系统最大负荷时，有功6MW，系统无功2.5Mvar，自然功率因数为
装置调至7档投入全组电容器2.1Mvar后，功率因数提高到
当系统负荷降低2/5后，此时有功3.6MW，系统无功1.5Mvar，自然功率因数为如使用传统电容器补偿装置时，则整组电容器应切除。如使用高压无功自动调容补偿装置，该装置会根据无功负荷情况，调至5档投入电容器1.5Mvar，功率因数提高到1，并没有出现过补偿。
设某变电站无功补偿电容器接在10kV母线上，总容量为2.1Mvar，主变及以上部分（含变电站进线）折算到10kV每相等效电阻为4Ω,低谷负荷时间为每天10小时，低谷有功3MW，系统无功1.25Mvar。此时传统的整组电容器不能投运，自然视在功率为
MVA，功率因数
电流
当装设高压无功自动调容补偿装置后，该装置调至4档投入补偿1.2Mvar后，有功3MW，无功0.05Mvar，视在功率为
MVA，功率因数 电流 该变电站低谷负荷时补偿后减小的有功功率损耗为4×187.642×3-4×173.232×3=62401.64W，每年节约能耗62401.64÷1000×10×365=227766千瓦时（22.7766万千瓦时）。
Claims (4)
1.智能高压无功自动调容补偿装置，其特征在于，包括综合自动装置、容量选择开关控制器、容量选择开关、投切开关，
所述综合自动装置连接投切开关（K4）和容量选择开关控制器，综合自动装置根据主变压器及电容器组的无功负荷确定无功补偿容量，向投切开关（K4）发出分闸信号或合闸信号，并向容量选择开关控制器发出启动容量选择开关调整档位的信号；
所述容量选择开关控制器根据综合自动装置的指令动作，通过正反转启动容量选择开关操作机构调整到相应档位；
所述容量选择开关为多组电机驱动轮式的开关，每组设置为多档，各组同轴结构，同时切换到相同的档位。
2.根据权利要求1所述的智能高压无功自动调容补偿装置，其特征在于，还包括有用于保护电气设备的电容器开关（K3），所述容量选择开关控制器将容量选择开关操作机构的运行档位反馈到综合自动装置，综合自动装置根据档位确定保护定值。
3.根据权利要求1所述的智能高压无功自动调容补偿装置，其特征在于，所述的容量选择开关为3组，每组设置为7档。
4.根据权利要求3所述的智能高压无功自动调容补偿装置，其特征在于，所述3组容量选择开关分别连接有电容器，3组电容器的容量分别为a、2a、4a，通过容量选择开关内跨接线组合成7种电容器容量，每档投入的容量分别为：1档a，2档2a，3档3a=a+2a，4档4a，5档5a=a+4a，6档6a=2a+4a，7档7a=a+2a+4a。
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